Le batterie ricaricabili a ioni litio hanno cambiato e stanno cambiando la nostra società. Esse infatti si trovano in tutti i dispositivi elettronici portatili di cui facciamo uso quotidiano, dagli smartphone ai computer, a videocamere, e-book, sistemi gps, etc. Sono stati proprio lo sviluppo e la disponibilità di queste batterie che, a partire dagli anni ‘90, hanno consentito la diffusione capillare dell’elettronica di consumo come la conosciamo oggi. La stessa rivoluzione digitale non sarebbe potuta avvenire compiutamente senza adeguate sorgenti di energia e le batterie a ioni litio hanno colmato questa lacuna.
Negli ultimi 10 anni la ricerca sulle batterie a ioni litio ha subito una forte accelerazione a causa della necessità di sviluppare sistemi con sempre maggiore energia, potenza, lunghi tempi di vita, elevati standard di sicurezza e costi inferiori. Le ragioni principali sono legate ai bisogni del comparto automobilistico (auto ibride e elettriche) e alla necessità di accumulare energia prodotta da fonti rinnovabili.
Il premio Nobel assegnato ad ottobre scorso è il giusto riconoscimento non solo ai tre pionieri delle batterie al litio (J. Goodenough, S. Whittingham e A. Yoshino), ma anche a tutta la comunità scientifica che da oltre 40 anni sta cercando di vincere le sfide tecnologiche che la nostra società propone quotidianamente.
Nel Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università degli Studi di Milano – Bicocca, linee di ricerca sulle batterie ricaricabili sono attive da almeno 15 anni. I gruppi che se ne occupano (coordinati dal prof. Riccardo Ruffo, e dal prof. Piercarlo Mustarelli) collaborano con in più noti ricercatori del settore e hanno lavorato a lungo sui sistemi a ioni litio, contribuendo allo sviluppo della ricerca e al miglioramento delle prestazioni. Questi gruppi sono oggi impegnati nello sviluppo di sistemi che possano superare le batterie a litio ione, con visioni e approcci tesi affrontare e mitigare problematiche che in un prossimo futuro potrebbero limitare o persino azzerare l’uso di questa tecnologia. Ad esempio, la scarsa disponibilità di alcune materie prime (come lo stesso litio) e la loro difforme distribuzione geografica potrebbero generare, entro pochi anni, tensioni geopolitiche simili a quelle legate all’estrazione del petrolio.
In questo contesto si inseriscono sia il progetto TRUST (“Towards sustainable, high-performing, all-solid-state sodium-ion batteries”), sia le azioni coordinate nell’ambito del progetto Dipartimenti di Eccellenza. Nel primo caso, l’idea è di sostituire lo ione litio con il sodio che è più abbondante e meglio distribuito nella crosta terrestre. Il progetto è stato finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (bando PRIN 2017), vede coinvolte cinque unità di ricerca italiane (Università di Milano – Bicocca, Università di Padova, Politecnico di Torino, Università Mediterranea e CNR-ICMATE) ed è coordinato dal Prof. Mustarelli. D’altro canto, la tematica dell’accumulo di energia per via elettrochimica è stato uno dei cardini del progetto che ha portato il Dipartimento di Scienza dei Materiali a ottenere il sostegno finanziario del MIUR come Dipartimento di Eccellenza. In questo ambito sono attive varie linee di ricerca, coordinate dal Prof. Ruffo, con cui sta esplorando l’intera filiera delle batterie ricaricabili per fare fronte alle applicazioni sempre più intriganti di questo settore, dalle auto elettriche alle smart grid passando per i dispositivi portatili.